ES2879334T3 - Espuma rígida de poliuretano y método para su preparación - Google Patents

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Abstract

Una espuma rígida de poliuretano, que es un producto de polimerización de una composición que comprende un polvo de lignina hidrolítica ácida concentrada que tiene un pH de 4 a 7, un poliol y un isocianato, en donde una cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada es de un 1 % en peso a un 40 % en peso basado en el peso total de una mezcla del poliol y la lignina hidrolítica ácida concentrada.

Description

DESCRIPCIÓN
Espuma rígida de poliuretano y método para su preparación
CAMPO TÉCNICO
La presente divulgación se refiere a una espuma rígida de poliuretano y a un método para preparar la espuma rígida de poliuretano.
ANTECEDENTES
Con el agotamiento esperado de los recursos de combustibles fósiles, tales como el petróleo o el carbón, disponibles como materias primas industriales, se ha prestado cada vez más atención a la biomasa que se puede usar de forma permanente. De la biomasa, la biomasa lignocelulósica es muy útil porque no existe otro uso competitivo como el de los recursos alimentarios. La biomasa lignocelulósica está compuesta por carbohidratos tales como celulosa y lignina. La lignina es un polímero fenólico natural que representa un 15-20 % de la biomasa lignocelulósica.
Las espumas rígidas de poliuretano tienen buenas características de aislamiento y propiedades retardantes de llama y, por lo tanto, se usan ampliamente en materiales aislantes para refrigeradores, congeladores y otros edificios convencionales, así como en paneles aislantes y similares. En general, una espuma rígida de poliuretano se puede preparar mediante la reacción de un poliol y un isocianato en presencia de un catalizador.
Recientemente, en la preparación de espumas rígidas de poliuretano ha habido intentos de usar lignina que procede de biomasa. Por ejemplo, se puede usar lignosulfonato obtenido mediante un proceso de desfibrado al sulfito, lignina al álcali obtenida mediante un proceso de pulpa de sosa, una lignina kraft del proceso de fabricación de papel kraft, y similares.
Sin embargo, estas ligninas no se disuelven fácilmente en polioles y causan una excesiva reticulación, lo que deteriora las propiedades físicas en las espumas rígidas de poliuretano. Para abordar estos problemas, un índice de hidroxilo de la lignina se puede reducir mediante modificaciones químicas tales como acetilación o esterificación, de modo que la lignina se pueda usar en la preparación de poliuretano. Por lo tanto, existe la necesidad de espumas rígidas de poliuretano que se puedan preparar sustituyendo parcialmente un poliol que se obtiene a partir de petróleo con lignina sin modificación química adicional.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN PROBLEMA TÉCNICO
La presente divulgación proporciona una nueva espuma rígida de poliuretano y un método para preparar la espuma rígida de poliuretano.
SOLUCIÓN TÉCNICA
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se proporciona una espuma rígida de poliuretano de acuerdo con la reivindicación 1.
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un artículo que incluye la espuma rígida de poliuretano que se ha descrito anteriormente.
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método para preparar la espuma rígida de poliuretano, de acuerdo con la reivindicación 8.
EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCIÓN
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con las una o más realizaciones, una espuma rígida de poliuretano con buenas propiedades físicas se puede preparar usando lignina que procede de biomasa, sin modificación química adicional.
MEJOR MODO
En lo sucesivo en el presente documento, se describirán con mayor detalle ejemplos de realizaciones de una espuma rígida de poliuretano y un método de preparación de la misma.
La espuma rígida de poliuretano se puede preparar sin la modificación química adicional necesaria para las ligninas convencionales, para que tenga propiedades superiores. En particular, mediante el uso de la lignina hidrolítica ácida concentrada, la espuma rígida de poliuretano se puede preparar con menos etapas de preparación, y se puede mejorar su densidad, resistencia a la compresión, retardo de llama y similares, en comparación con las espumas rígidas de poliuretano convencionales preparadas usando otras ligninas.
La lignina hidrolítica ácida concentrada usada en la espuma rígida de poliuretano se puede separar de un hidrolizado que se obtiene mediante hidrólisis de biomasa lignocelulósica con un ácido concentrado. Por ejemplo, la lignina hidrolítica ácida concentrada se puede preparar usando el siguiente método. En primer lugar, la biomasa lignocelulósica se puede mezclar con un ácido concentrado. Posteriormente, la mezcla resultante se puede diluir mediante la adición de un exceso de agua, seguido de filtración. El residuo resultante se puede lavar con agua para obtener un residuo que tenga un pH neutro. A continuación, el residuo neutro se puede secar para producir lignina en forma de polvo seco.
La lignina hidrolítica ácida concentrada en forma de un polvo seco tiene un pH de 4 a 7. Usando la lignina hidrolítica ácida concentrada con un pH dentro de este intervalo, se puede obtener la espuma rígida de poliuretano con propiedades superiores. Cuando la lignina hidrolítica ácida concentrada tiene un pH inferior a 3, la espuma rígida de poliuretano puede causar corrosión cuando se usa para proteger el acero de refuerzo.
El ácido concentrado usado para preparar la lignina hidrolítica ácida concentrada puede ser ácido clorhídrico. Sin embargo, las realizaciones no se limitan al mismo. Por ejemplo, el ácido concentrado puede ser cualquier ácido concentrado disponible en la técnica que no deteriore las propiedades físicas de la espuma rígida de poliuretano y, por ejemplo, puede ser ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico o un ácido de Lewis.
La cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada usada para preparar la espuma rígida de poliuretano es de un 1 % en peso a un 40 % en peso basado en el peso total de una mezcla del poliol y la lignina hidrolítica ácida concentrada. Por ejemplo, la cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada en la mezcla del poliol y la lignina hidrolítica ácida concentrada puede ser de un 10 % en peso a un 35 % en peso, y en algunas realizaciones, de un 10 % en peso a un 30 % en peso, y en algunas otras realizaciones, de un 10 % en peso a un 20 % en peso, basado en un peso total de la mezcla del poliol y la lignina hidrolítica ácida concentrada. Cuando la cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada supera un 40 % en peso, la mezcla del poliol y la lignina hidrolítica ácida concentrada puede tener un aumento excesivo de la viscosidad y puede presentar propensión al endurecimiento, dificultando de ese modo la preparación de la espuma rígida de poliuretano.
La lignina hidrolítica ácida concentrada usada para preparar la espuma rígida de poliuretano puede tener un índice de hidroxilo que entra dentro de un intervalo de índices de hidroxilo del poliol. Es decir, la lignina hidrolítica ácida concentrada puede tener un índice de hidroxilo dentro del mismo intervalo que el del poliol usado para preparar la espuma rígida de poliuretano. Como la lignina hidrolítica ácida concentrada tiene un índice de hidroxilo dentro del mismo intervalo que el del poliol, es posible prevenir el deterioro de las propiedades físicas de la espuma de poliuretano que probablemente se puede producir por el uso de la lignina hidrolítica ácida concentrada.
La lignina hidrolítica ácida concentrada usada en la espuma rígida de poliuretano puede tener un índice de hidroxilo de 500 mg de KOH/g o inferior. Por ejemplo, la lignina hidrolítica ácida concentrada usada en la espuma rígida de poliuretano puede tener un índice de hidroxilo de 300 mg de KOH/g a 500 mg de KOH/g. Cuando la lignina hidrolítica ácida concentrada tiene un índice de hidroxilo inferior a 300 mg de KOH/g, la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol puede tener un aumento de la viscosidad excesivo, o la espuma rígida de poliuretano puede tener una resistencia mecánica reducida. Cuando la lignina hidrolítica ácida concentrada tiene un índice de hidroxilo superior a 500 mg de KOH/g, la lignina hidrolítica ácida concentrada puede tener una distribución de peso molecular con una gran cantidad de alcohol que no reacciona, lo que conduce a una fragilidad debilitada del poliuretano. Por lo tanto, la cantidad de isocianato requerida para reaccionar con la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol puede aumentar, y una relación molar del poliol con respecto al isocianato puede superar un intervalo apropiado.
Por ejemplo, la espuma rígida de poliuretano preparada usando la lignina hidrolítica ácida concentrada, el poliol y el isocianato puede tener una densidad de 25,0 kg/m3 o superior. Por ejemplo, la espuma rígida de poliuretano puede tener una densidad de 25,0 kg/m3 a 70 kg/m3. Cuando la espuma rígida de poliuretano tiene una densidad inferior a 25,0 kg/m3, la espuma rígida de poliuretano puede tener un retardo de llama reducido o una resistencia mecánica reducida. Cuando la espuma rígida de poliuretano tiene una densidad de 70 kg/m3 o superior, el coste de la espuma rígida de poliuretano puede ser excesivo.
La espuma rígida de poliuretano preparada usando una composición que incluye la lignina hidrolítica ácida concentrada, el poliol y el isocianato puede tener una resistencia a la compresión de 0,005 MPa o superior, por ejemplo, de 0,005 MPa a 0,05 MPa. Cuando la espuma rígida de poliuretano tiene una resistencia a la compresión inferior a 0,005 MPa, la espuma rígida de poliuretano puede tener un retardo de llama reducido o una resistencia mecánica reducida. Cuando la espuma rígida de poliuretano tiene una resistencia a la compresión superior a 0,05 MPa, el coste de producción de la misma puede ser excesivo.
De acuerdo con otro aspecto de la presente solicitud, se proporciona un artículo que incluye la espuma rígida de poliuretano de acuerdo con cualquiera de las realizaciones que se han descrito anteriormente. El artículo puede ser un producto moldeado de espuma de poliuretano. El producto moldeado de espuma de poliuretano puede ser partes de automóviles, partes de máquinas, partes industriales, alambres, cables, rollos, mangueras, tubos, correas, películas, láminas, productos laminados, revestimientos, adhesivos, selladores, artículos deportivos, artículos de ocio, partes relacionadas con el calzado, accesorios, artículos de enfermería, artículos de vivienda, artículos médicos, materiales de construcción, materiales relacionados con la ingeniería civil, materiales impermeables, materiales de embalaje, materiales aislantes del calor, materiales aislantes del frío, polvo gelificante (es decir, polvo superabsorbente) o similares. La espuma rígida de poliuretano puede incluir un material laminar en una superficie o en ambas superficies opuestas de la misma. El material laminar puede ser, por ejemplo, papel, madera, cartón de yeso, resina, papel de aluminio o una placa de acero.
De acuerdo con la reivindicación 8, se describe un método para preparar la espuma rígida de poliuretano. Mediante este método, la espuma rígida de poliuretano se puede preparar de manera que tenga propiedades superiores, por ejemplo, en términos de densidad y resistencia a la compresión.
En algunas realizaciones del método de preparación, la reacción de la lignina hidrolítica ácida concentrada, el poliol, y el isocianato puede incluir: preparar una premezcla que incluya la lignina hidrolítica ácida concentrada, el poliol, un agente estabilizador de espuma, un catalizador, y un agente espumante; y hacer reaccionar la premezcla con el isocianato.
En algunas realizaciones, el método de preparación puede incluir además, antes de la preparación de la premezcla, mezclar la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol para preparar una mezcla.
En algunas realizaciones del método de preparación, la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol se puede realizar a una temperatura de 50 °C a 85 °C durante 0,5 horas a 2 horas. Mezclando a esta temperatura, la viscosidad del poliol se puede reducir, lo que puede facilitar la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol. Después de mezclar completamente la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol, la mezcla se puede enfriar a una temperatura de 45 °C o inferior para suprimir la volatilización de otros materiales añadidos.
En el método de preparación, la cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada es la misma que la que se ha descrito anteriormente en relación con las realizaciones de la espuma rígida de poliuretano.
El poliol usado en el método de preparación puede ser un polieterpoliol, un poliesterpoliol, un poliolefinapoliol, un poliol de bajo peso molecular, un poliol retardante de llama, un poliol acrílico o un poliol de origen vegetal. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a los mismos. Se puede usar cualquier poliol conocido en la técnica que se pueda usar en la preparación de una espuma rígida de poliuretano.
Algunos ejemplos del polieterpoliol pueden incluir polietilenglicol, polipropilenglicol y politetrametilenoeterglicol. Los ejemplos del poliesterpoliol pueden incluir un adipatopoliol, una policaprolactonapoliol, un poliesterpoliol aromático, y un policarbonatodiol. Por ejemplo, el adipatopoliol puede ser adipato de etilenglicol, adipato de dietilenglicol, adipato de butilenglicol, y adipato de trimetilolpropano/dietilenglicol. Algunos ejemplos del poliolefinapoliol pueden incluir polibutadienopoliol, polibutadienopoliol hidrogenado, y poliisoprenopoliol hidrogenado. Algunos ejemplos del poliol de bajo peso molecular pueden incluir 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,3-propanodiol y 2-metilpropanodiol. Algunos ejemplos del poliol retardante de llama pueden incluir un poliol que contiene fósforo, un poliol que contiene halógeno y un poliol fenólico. Algunos ejemplos del poliol de origen vegetal pueden incluir polioles que se obtienen a partir de aceite de ricino, aceite de soja o aceite de palma. Los polioles enumerados anteriormente se pueden usar individualmente o en una combinación de al menos dos de los mismos.
El poliol puede tener un peso molecular de 400 a 8.000. Por ejemplo, el poliol puede tener un peso molecular de 450 a 5.000 y, en algunas realizaciones, un peso molecular de 500 a 3.000. Cuando el poliol tiene un peso molecular inferior a 400, la espuma rígida de poliuretano puede tener menor flexibilidad o menor resistencia al calor. Cuando el poliol tiene un peso molecular superior a 8.000, el poliol puede tener una miscibilidad reducida con otros polioles o isocianatos, de modo que no se puede obtener una espuma de poliuretano uniforme.
El poliol puede tener un índice de hidroxilo de 20 mg de KOH/g a 500 mg de KOH/g. El número de grupos funcionales por molécula de poliol puede ser de 2,0 a 8,0.
En el método de preparación, el isocianato puede tener un índice de isocianato de 50 a 500. El índice de isocianato se puede definir mediante la siguiente ecuación:
índice de isocianato = 100 x (Cantidad usada de NCO) / (Cantidad requerida teóricamente de NCO)
de NCO)
Por ejemplo, el isocianato puede tener un índice de isocianato de 50 a 300, y en algunas realizaciones, de 50 a 200. Cuando el índice de isocianato es superior a 500, la espuma rígida de poliuretano puede tener mayor fragilidad y menor resistencia a la adhesión. Cuando el índice de isocianato es inferior a 50, la espuma rígida de poliuretano puede tener un retardo de llama reducido y una resistencia a la compresión reducida.
El isocianato usado en el método de preparación no está limitado en particular siempre que sea un poliisocianato que tenga al menos dos o más grupos isocianato por molécula. Algunos ejemplos del poliisocianato pueden ser un isocianato alifático, un isocianato alicíclico, un isocianato aromático o un producto modificado de los mismos. Algunos ejemplos del isocianato alifático pueden ser disocianato de hexametileno, disocianato de lisina o triisocianato de lisina. Por ejemplo, el isocianato alicíclico puede ser diisocianato de isoforona. Algunos ejemplos del isocianato aromático pueden ser diisocianato de tolueno, diisocianato de xilileno, diisocianato de difenilmetano, diisocianato de difenilmetano polimérico, triisocianato de trifenilmetano, o tiofosfato de tris(isocianato fenilo). Algunos ejemplos del producto de isocianato modificado pueden ser un prepolímero de uretano, un diisocianato de hexametileno biuret, un trímero de diisocianato de hexametileno o un trímero de diisocianato de isoforona. Por ejemplo, se puede usar un isocianato de origen vegetal, que se obtiene, por ejemplo, a partir de aceite de ricino. Estos isocianatos se pueden usar solos o en una combinación de al menos dos de los mismos.
Como catalizador de uretanización, una amina terciaria se puede usar como el catalizador usado en el método de preparación. Como catalizador de trimerización también se puede usar una sal metálica y/o una sal de amonio cuaternario. En el método de preparación, cuando se usa un isocianato, un catalizador de uretanización y un catalizador de trimerización se pueden usar en combinación. Por ejemplo, una amina terciaria y una sal metálica y/o una sal de amonio cuaternario se pueden usar en combinación.
Algunos ejemplos de la amina terciaria pueden ser N,N,N',N'-tetrametiletilendiamina, N,N,N',N'-tetrametilpropilendiamina, N,N,N ',N",N"-pentametildietilentriamina, N,N,N ',N",N"-pentametil-(3-aminopropil)etilendiamina, N,N,N ',N",N"-pentametildipropilentriamina, N,N,N ',N -tetrametilguanidina, 1,3,5-tris(N,N-dimetilaminopropil)hexahidro-s-triazina, 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undeceno-7, trietilendiamina, N,N,N ',N '-tetrametilhexametilendiamina, N,N'-dimetilpiperazina, dimetilciclohexilamina, N-metilmorfolina, N-etilmorfolina, bis(2-dimetilaminoetil)éter, 1-metilimidazol, 1,2-dimetilimidazol, 1-isobutil-2-metilimidazol, 1-dimetilaminopropilimidazol, o N-metil-N-(N,N-dimetilaminoetil)etanolamina. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a los mismos. Se puede usar cualquier catalizador de amina disponible en la técnica.
La sal metálica puede ser, por ejemplo, una sal de potasio, una sal de estaño o una sal de plomo. Por ejemplo, la sal metálica puede ser acetato de potasio, 2-etilhexanoato de potasio, dilaurato de dibutilestaño, octilato de estaño, octilato de plomo o 2-etil-hexanoato de bismuto. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a los mismos. Se puede usar cualquier catalizador metálico disponible en la técnica.
La sal de amonio cuaternario puede ser, por ejemplo, un compuesto de amonio cuaternario obtenido mediante una reacción de intercambio aniónico de 2-etilhexano con un carbonato de amonio cuaternario obtenido mediante reacción de un diéster de ácido carbónico con un haluro de tetraalquilamonio tal como cloruro de tetrametilamonio; un hidróxido de tetraalquilamonio tal como un hidróxido de tetrametilamonio; una sal de ácido orgánico de tetraalquilamonio tal como una sal de ácido tetrametilamonio-2-etilhexanoico, un formiato de 2-hidroxipropiltrimetilamonio o una sal de ácido 2-hidroxipropiltrimetilamonio-2-etilhexanoico; o una amina terciaria tal como N,N,N',N'-tetrametiletilendiamina.
La cantidad de catalizador puede ser de 0,1 partes a 5 partes en peso basado en 100 partes en peso de la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a las mismas. La cantidad de catalizador se puede ajustar de forma apropiada dentro de un intervalo en el que la espuma rígida de poliuretano se puede preparar para que tenga propiedades físicas mejoradas. La reactividad de la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol con isocianato se puede controlar de acuerdo con la cantidad de catalizador utilizada. Es decir, puede ser posible controlar el tiempo que transcurre desde el inicio de la mezcla hasta la terminación de la formación de espuma de acuerdo con la determinación visual.
El agente espumante en el método de preparación puede ser, por ejemplo, un agente espumante de hidroclorofluorocarbono (HCFC), tal como HCFC-141b, HCFC-142b, Hc Fc -124, o HCFC-22; un agente espumante de hidroxifluorocarbono (HFC) tal como 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a), 1,1,1,3,3-pentafluoropropano (HFC-245fa), 1,1,1,3,3-pentafluorobutano (HFC-365mfc), 1,1,2,2-tetrafluoroetildifluorometiléter (HFE-236pc), 1,1,2,2-tetrafluoroetilmetiléter (HFE-254pc), o 1,1,1,2,2,3,3-heptafluoropropilmetiléter (HFE-347mcc); un agente espumante de hidrocarburo tal como butano, hexano, ciclohexano, pentano normal (n-pentano), iso-pentano o ciclopentano; agua; o un gas inerte tal como aire, nitrógeno o dióxido de carbono. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a los mismos. Se puede usar cualquier agente espumante disponible en la técnica. El gas inerte se puede añadir en un estado líquido, un estado supercrítico o un estado subcrítico. El agente espumante enumerado anteriormente, excepto el agua, se puede usar de forma individual o en una combinación de al menos dos de los mismos.
Cuando se usa agua como agente espumante, la cantidad de agua puede ser de 0,5 partes a 10 partes en peso, por ejemplo, de 0,5 partes a 7 partes en peso, basado en 100 partes en peso de la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol. Cuando se usa un pentano (n-pentano, iso-pentano y/o ciclopentano) como agente espumante, la cantidad de pentano (n-pentano, iso-pentano y/o ciclopentano) puede ser de 0,5 partes a 60 partes en peso, por ejemplo, de 0,5 partes a 50 partes en peso, basado en 100 partes en peso de la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol.
El agente estabilizador de espuma (tensioactivo) usado en el método de preparación puede ser, por ejemplo, un agente estabilizador de espuma a base de silicio o un agente estabilizador de espuma a base de compuesto que contiene flúor. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a los mismos. Se puede usar cualquier agente estabilizador de espuma disponible en la técnica. Por ejemplo, para obtener una espuma estable se puede usar un agente estabilizador de espuma a base de silicio.
Por ejemplo, el agente estabilizador de espuma a base de silicio puede ser un compuesto que incluya un copolímero de dimetilpolisiloxano y poliéter, por ejemplo, SZ-1671, SZ-1718, SH-193 o SZ-1642 (disponible en Dow Corning Toray Co., Ltd); L-6884, L-5440 o L-5420 (disponible en Momentive); o B8443, B8490 o B8460 (disponible en Evonik).
La cantidad de agente estabilizador de espuma puede ser de 0,1 partes a 10 partes en peso basado en 100 partes en peso de la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol. Por ejemplo, la cantidad de agente estabilizador de espuma puede ser de 0,3 partes a 5 partes en peso basado en 100 partes en peso de la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol.
En algunas realizaciones, en el método de preparación, se puede usar opcionalmente un agente retardante de llama. Algunos ejemplos del agente retardante de llama pueden ser un éster de ácido fosfórico, tal como fosfato de trietilo, fosfato de tributilo, fosfato de triscloroetilo, fosfato de triscloropropilo (TCPP), fosfato de trifenilo, fosfato de tricresilo o ácido polifosfórico; un compuesto de ácido fosfórico tal como éster fosforoso; o una parafina clorada.
Para asegurar tanto mejores propiedades mecánicas como un mejor retardo de llama en una forma rígida, la cantidad de agente retardante de llama puede ser de 10 partes a 60 partes en peso basado en 100 partes en peso de la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol. Por ejemplo, la cantidad de agente retardante de llama puede ser de 20 partes a 40 partes en peso basado en 100 partes en peso de la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol.
En algunas realizaciones, en el método de preparación, se puede usar adicionalmente un agente de composición adicional. Además de la lignina hidrolítica ácida concentrada, el poliol, el isocianato, el catalizador, el agente espumante y el agente estabilizador de espuma como se ha descrito anteriormente, se puede usar adicionalmente cualquier agente de composición. Algunos ejemplos del agente de composición pueden ser un agente de relleno tal como carbonato de calcio o sulfato de bario; un agente antienvejecimiento tal como un antioxidante o un absorbente de luz ultravioleta (UV); un plastificante; un agente colorante; un agente antifúngico; un agente para romper la espuma; un agente dispersante; o un agente que previene la decoloración.
MODO DE LA INVENCIÓN
Una o más realizaciones de la presente divulgación se describirán ahora en detalle con referencia a los ejemplos que siguen a continuación. Sin embargo, estos ejemplos son solo para fines ilustrativos y no pretenden limitar el alcance de las una o más realizaciones de la presente divulgación.
(Preparación de la espuma rígida de poliuretano)
Ejemplo 1: Lignina hidrolítica ácida concentrada obtenida a partir de pino
(Preparación de la lignina hidrolítica ácida concentrada)
Como biomasa lignocelulósica se usó pino. Después de pulverizar el pino hasta un diámetro de aproximadamente 0,8 mm o menor, el pino pulverizado como material de partida se mezcló con ácido clorhídrico al 42 % en una relación en peso de aproximadamente 1:5 (p/v) y se agitó a aproximadamente 20 °C durante aproximadamente 5 horas, y se añadió agua en exceso a la mezcla para diluir el ácido clorhídrico. Posteriormente, la solución diluida se filtró a través de un tamiz de acero inoxidable (325-ASTM). El filtrado resultante se lavó con agua para alcanzar un pH de 4 o superior, y a continuación se secó en un horno a 70 °C para producir ácido clorhídrico-lignina hidrolítica. El contenido de azúcar del ácido clorhídrico-lignina hidrolítica fue inferior a un 5 % en peso, y el contenido de cloro fue de aproximadamente un 1 % en peso o menor.
(Preparación de la premezcla)
Se añadieron 10 g de la lignina hidrolítica ácida concentrada preparada y 90 g de un poliol líquido disponible en el mercado (Lupranol® 3422, polipropilenglicol, Mw = 600, disponible en BASF) a un reactor y se agitó a aproximadamente 300 rpm a aproximadamente 85 °C durante aproximadamente 1 hora para preparar una mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol. La temperatura de la mezcla se enfrió a aproximadamente 45 °C. Se añadieron 1,5 g de un agente estabilizador de espuma de silicio (TEGC) STAB®B-8409, disponible en Evonik Industries), 2,0 g de un catalizador de amina (Dabco® 33-LV, disponible en Air Products and Chemicals, Inc.) como catalizador principal, 0,3 g de un catalizador de estaño (DBTDL, dilaurato de dibutilestaño, disponible en Sigma) como catalizador auxiliar, y 28,5 g de n-pentano como agente espumante a 100 g de la mezcla para preparar una premezcla. La composición de la premezcla en cada ejemplo se muestra en la Tabla 1.
(Preparación de la espuma rígida de poliuretano)
Una espuma rígida de poliuretano se preparó añadiendo 119 g de un isocianato (MDI polimérico, Suprasec 5005, disponible en NISCHEM) a la premezcla. La cantidad añadida de isocianato se determinó de acuerdo con las cantidades de grupos hidroxilo y las cantidades de agente espumante en la premezcla, de modo que hubo un índice de isocianato de aproximadamente 100.
La premezcla y el isocianato se colocaron rápidamente en un recipiente de polietileno de 1 litro a temperatura ambiente y se agitaron a aproximadamente 3.000 rpm durante aproximadamente 3 segundos para causa la formación de espuma dentro del recipiente de polietileno de 1 litro, dando como resultado la espuma rígida de poliuretano.
Ejemplos 2 - 10
Las espumas rígidas de poliuretano se prepararon de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto porque se cambiaron las composiciones de las espumas rígidas de poliuretano. Las composiciones de las espumas rígidas de poliuretano se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo Comparativo 1
Una espuma rígida de poliuretano se preparó de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto porque no se usó lignina hidrolítica ácida concentrada, y se usaron 100 g del poliol disponible en el mercado.
Ejemplo Comparativo 2
Una espuma rígida de poliuretano se preparó de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto porque la cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada se cambió a 50 g.
T l 1
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En la Tabla 1, las unidades que representan las cantidades de los componentes individuales se presentan en gramos (g). En los Ejemplos 3, 7 y 10, como agente espumante, se usó agua en lugar de n-pentano.
Ejemplo de evaluación 1: cálculo del índice de hidroxilo
El contenido de grupos hidroxilo en la lignina hidrolítica ácida concentrada se determinó mediante un método de ensayo (ASTM D 4274-99). El índice de hidroxilo se define como el peso (en miligramos) de hidróxido de potasio (mg de KOH) necesario para neutralizar el ácido acético en un compuesto acetilado obtenido a partir de 1 g de poliol. Se añadieron 10 ml de piridina y 1,3 ml de anhídrido acético tanto a 0,2 g de la lignina hidrolítica ácida concentrada como a un blanco, que a continuación se hicieron reaccionar en un baño de agua a 98 ± 2 °C durante aproximadamente 2 horas y a continuación se enfrió a temperatura ambiente. Después de añadir 30 ml de agua desionizada a cada una de las soluciones de reacción, las soluciones de reacción se transfirieron a tubos cónicos y se añadió agua desionizada a cada uno de los tubos cónicos hasta un volumen de aproximadamente 45,5 ml. Se recogió el sobrenadante de cada una de las soluciones de reacción. Además se añadieron 40 ml de agua desionizada al precipitado en cada uno de los tubos cónicos, seguido de centrifugación y recolección adicional de sobrenadante. Este sobrenadante se añadió al sobrenadante recogido previamente. Se añadió 1 ml de una solución de fenolftaleína al 1 % al sobrenadante recogido y se tituló con una solución de NaOH 0,5 N a la vez que se agitaba hasta que el color de la solución cambió a rosa pálido. En este punto de la titulación, se midió la cantidad de NaOH añadida. El índice de hidroxilo se calculó a partir de la cantidad añadida de NaOH, usando la Ecuación 2.
<Ecuación 2>
indice de hidroxilo (mg de KOH/g) = ¡(Cantidad (mi) de la solución de NaOH añadida al blanco - Cantidad (ml) de la solución de NaOH añadida a la lignina) x Concentración de la solución de NaOH (N) x 56,1] / Cantidad añadida (g) de la lignina
El índice de hidroxilo de la lignina hidrolítica ácida concentrada que se obtiene a partir del pino del Ejemplo 1 fue de aproximadamente 350 mg de KOH/g, y el índice de hidroxilo de la lignina hidrolítica ácida concentrada que se obtiene a partir del pino del Ejemplo 13 fue de aproximadamente 419 mg de KOH/g. El índice de hidroxilo del poliol disponible en el mercado usado en la preparación de espumas rígidas de poliuretano fue de aproximadamente 350­ 560 mg de KOH/g, y el índice de hidroxilo de la lignina hidrolítica ácida concentrada estuvo en el intervalo de índices de hidroxilo del poliol disponible en el mercado.
Ejemplo de evaluación 2: reactividad
Se midieron un tiempo de crema y un tiempo de gel, en donde el tiempo de crema fue el tiempo transcurrido desde el tiempo de inicio (establecido en 0 (s)) de la mezcla de la premezcla y el isocianato hasta que comenzó la formación de espuma en cada composición de espuma de origen, y en donde el tiempo de gel fue el tiempo transcurrido desde el comienzo de la formación de espuma en cada composición de espuma de origen hasta que la espuma rígida dejó de crecer. Los resultados de la medición se muestran en la Tabla 2. Cuanto más cortos sean el tiempo de crema y el tiempo de gel, mayor será el aumento de la reactividad.
Ejemplo de evaluación 3: medición de la densidad (densidad sin copa)
Se cortó una región del núcleo de cada espuma rígida de poliuretano en un cubo de dimensiones de 70 mm (largo) x 70 mm (ancho) x 70 mm (grosor), y su densidad (kg/m3) se calculó a partir de su peso y volumen. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
Ejemplo de evaluación 4: medición de la resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión de cada una de las espumas regidas de poliuretano cuando se comprimen en un 25 % con respecto al grosor original se midió usando un método de ensayo JIS K-6400. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
T l 2
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Haciendo referencia a la Tabla 2, las espumas rígidas de poliuretano de los Ejemplos 1, 5, y 8 tenían propiedades físicas y aumento de la reactividad similares en comparación con los de la espuma rígida de poliuretano del Ejemplo Comparativo 1 que no incluyen lignina.
En el Ejemplo Comparativo 2, debido a un aumento de la viscosidad de la premezcla, una espuma rígida de poliuretano fracasó en formarse de forma adecuada.
Por lo tanto, se entiende que una espuma rígida de poliuretano se puede preparar mediante una simple sustitución parcial de un poliol con lignina hidrolítica ácida concentrada, sin modificación química adicional de la lignina hidrolítica ácida concentrada.
APLICABILIDAD INDUSTRIAL
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con las una o más realizaciones, una espuma rígida de poliuretano que tiene propiedades superiores se puede preparar usando lignina obtenida a partir de biomasa, sin modificación química adicional de la lignina.
Se debería entender que las realizaciones que se describen en el presente documento se deberían considerar solo en un sentido descriptivo y no con fines de limitación.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Una espuma rígida de poliuretano, que es un producto de polimerización de una composición que comprende un polvo de lignina hidrolítica ácida concentrada que tiene un pH de 4 a 7, un poliol y un isocianato,
en donde una cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada es de un 1 % en peso a un 40 % en peso basado en el peso total de una mezcla del poliol y la lignina hidrolítica ácida concentrada.
2. La espuma rígida de poliuretano de la reivindicación 1, en donde la lignina hidrolítica ácida concentrada es una lignina separada de un hidrolizado obtenido mediante hidrólisis de biomasa lignocelulósica con un ácido concentrado.
3. La espuma rígida de poliuretano de la reivindicación 2, en donde el ácido concentrado se selecciona entre el grupo que consiste en ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico y un ácido de Lewis.
4. La espuma rígida de poliuretano de la reivindicación 1, en donde una cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada es de un 10 % en peso a un 30 % en peso basado en el peso total de una mezcla del poliol y la lignina hidrolítica ácida concentrada.
5. La espuma rígida de poliuretano de la reivindicación 1, en donde un índice de hidroxilo de la lignina hidrolítica ácida concentrada está dentro de un intervalo de índices de hidroxilo del poliol para espuma rígida de poliuretano.
6. La espuma rígida de poliuretano de la reivindicación 1, en donde un índice de hidroxilo de la lignina hidrolítica ácida concentrada es de 300 mg de KOH/g a 500 mg de KOH/g.
7. Un artículo que comprende la espuma rígida de poliuretano de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Un método para preparar una espuma rígida de poliuretano, comprendiendo el método hacer reaccionar polvo de lignina hidrolítica ácida concentrada que tiene un pH de 4 a 7, un poliol y un isocianato en presencia de un agente estabilizador de espuma, un catalizador, y un agente espumante,
en donde una cantidad de la lignina hidrolítica ácida concentrada es de un 1 % en peso a un 40 % en peso basado en el peso total de una mezcla del poliol y la lignina hidrolítica ácida concentrada.
9. El método de la reivindicación 8, en donde la reacción de la lignina hidrolítica ácida concentrada, el poliol, y el isocianato comprende:
preparar una premezcla que comprende la lignina hidrolítica ácida concentrada, el poliol,
el agente estabilizador de espuma, el catalizador, y el agente espumante; y
hacer reaccionar la premezcla con el isocianato.
10. El método de la reivindicación 9, que comprende además, antes de la preparación de la premezcla, mezclar la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol para preparar una mezcla.
11. El método de la reivindicación 10, en donde la mezcla de la lignina hidrolítica ácida concentrada y el poliol se realiza a una temperatura de 50 °C a 85 °C durante 0,5 horas a 2 horas.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180116783A (ko) 2017-04-17 2018-10-26 주식회사 삼양사 친환경 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 및 폴리우레탄 폼의 제조 방법
CN109970939A (zh) * 2017-12-28 2019-07-05 财团法人工业技术研究院 生物质热可塑性聚氨酯
KR102199981B1 (ko) 2018-07-24 2021-01-11 주식회사 삼양사 친환경 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 및 폴리우레탄 폼의 제조 방법
CN109296839B (zh) * 2018-10-12 2020-09-25 江苏天润管业有限公司 一种强固密封型埋地防腐保温管及其制备方法
CN109485824A (zh) * 2018-10-12 2019-03-19 华南理工大学 一种可循环加工的热固性木质素基聚氨酯弹性体及其制备方法
CN111454465B (zh) * 2020-04-15 2022-05-24 黎明化工研究设计院有限责任公司 一种改性木质素、全水基低密度阻燃软质聚氨酯泡沫组合物及其制备方法
WO2021247815A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-09 Clemson University Non-isocyanate polyurethanes from bio-based polyols
CN112646112B (zh) * 2020-12-14 2022-06-07 山东一诺威新材料有限公司 生物基聚氨酯泡沫及其制备方法
CN112661926B (zh) * 2020-12-14 2022-04-26 安徽艾米伦特建材科技有限公司 一种彩钢夹芯板用高强度抗菌芯材及其制备方法
JPWO2022250012A1 (es) 2021-05-24 2022-12-01
WO2023079467A1 (en) * 2021-11-05 2023-05-11 Flooring Industries Limited, Sarl Rigid polyurethane foam
CN114957969A (zh) * 2022-04-27 2022-08-30 哈尔滨工业大学 一种基于乙酰化木质素改性的聚氨酯吸油泡沫及其制备方法和应用

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH082993B2 (ja) * 1987-08-14 1996-01-17 信夫 白石 木質系発泡体の製造方法
JP2675997B2 (ja) 1988-05-16 1997-11-12 工業技術院長 新規なポリウレタンの製造方法
JP4019346B2 (ja) * 2001-02-28 2007-12-12 独立行政法人産業技術総合研究所 リグニン系ポリウレタン及びその製造方法
CA2450852A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Lignin-containing polyurethane and process for producing the same
US20090062516A1 (en) * 2006-05-08 2009-03-05 Biojoule Limited Lignin and other products isolated from plant material, methods for isolation and use, and compositions containing lignin and other plant-derived products
NZ598528A (en) * 2007-08-31 2013-08-30 Vertichem Corp Lignin and other products isolated from plant material, and methods and compositions therefor
US9593221B1 (en) 2007-10-25 2017-03-14 Maureen Kurple Polyol, adhesive, resin, and tackifier—thixotropic additive
CN101362818B (zh) * 2008-09-12 2012-01-11 南昌大学 一种竹废料液化产物制备生物可降解聚氨酯硬质泡沫的方法
US8409403B2 (en) * 2009-10-23 2013-04-02 David H. Blount Production of amino lignin and amino lignin cellulose resins and adhesives
JP2011184643A (ja) * 2010-03-11 2011-09-22 Kawasaki Kasei Chem Ltd ポリエステルポリオール及び硬質ポリウレタンフォームの製造方法
SG11201407183SA (en) * 2012-05-03 2014-12-30 Virdia Ltd Methods for treating lignocellulosic materials
EP2677030A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-25 Latvijas Valsts Koksnes kimijas instituts Polyurethane rigid and flexible foams as composite obtained from wood origin raw materials and used as support for immobilization of microorganisms that produce ligninolytic enzymes
CZ2012651A3 (cs) 2012-09-21 2014-02-05 SYNPO, akciová společnost Způsob přípravy polyuretanových materiálů s obsahem ligninu, polyuretanový materiál připravený tímto způsobem
CN103275332B (zh) * 2013-06-06 2016-02-03 济南圣泉集团股份有限公司 一种玉米芯木质素及应用
CN103665300A (zh) * 2013-12-05 2014-03-26 天津工业大学 一种制备木质素型聚氨酯泡沫材料的方法

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